隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)已滲入到現(xiàn)代教育教學(xué)中,并起著越來(lái)越重要的作用,特別是將仿真技術(shù)運(yùn)用到中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的缺點(diǎn)和局限性,進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)是一種高級(jí)的交互式活動(dòng),通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)學(xué)生可以反復(fù)的進(jìn)行試驗(yàn),顛覆傳統(tǒng)意義上的化學(xué)實(shí)驗(yàn),優(yōu)化了課堂教學(xué)、豐富教學(xué)方法,提高學(xué)生的潛力。
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。它通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以使學(xué)生獲得生動(dòng)的感性知識(shí),從而更好地理解,鞏固所學(xué)的化學(xué)知識(shí)。而實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)的靈魂,是化學(xué)的魅力和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的主要源泉,更是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維能力的重要方法和手段?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于完成化學(xué)課程的任務(wù)具有不可替代的作用。通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與學(xué)生生活實(shí)際和社會(huì)實(shí)際的密切聯(lián)系,一方面使學(xué)生感到化學(xué)就在自己身邊,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣;另一方面也可以使學(xué)生在掌握化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上,能夠清楚所學(xué)的知識(shí)能做什么和怎么做。
1.仿真技術(shù)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
隨著科技的快速發(fā)展,仿真技術(shù)的水平也在快速提升,作為新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于當(dāng)前的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中,為促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升,提供了莫大的幫助。
1.1解決實(shí)驗(yàn)污染,避免有毒物質(zhì)的危害。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作起來(lái)有些實(shí)驗(yàn)有危險(xiǎn)性,因?yàn)橛行┗瘜W(xué)藥品有劇毒,有毒氣體如: CO、NO、SO2、等隨意排空。有毒氣體擴(kuò)散到空氣中視其理化性質(zhì)、濃度和持續(xù)的時(shí)間等,將不同程度地影響人們的身體健康,甚至引起中毒。化學(xué)實(shí)驗(yàn)或多或少存在安全隱患,有些實(shí)驗(yàn)借助仿真實(shí)驗(yàn),就可以避免這一問(wèn)題。使學(xué)生在無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染的綠色化學(xué)環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)。還可突破時(shí)間、空間的限制,化難為易,不斷吸引學(xué)生注意力,激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。
1.2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加形象
在實(shí)驗(yàn)中把各種實(shí)驗(yàn)用具、藥品、實(shí)驗(yàn)環(huán)境完全模擬,讓每一個(gè)實(shí)驗(yàn)者都有身臨其境的感覺,在屏幕上短時(shí)間內(nèi)從多角度、多層面展示化學(xué)反應(yīng)流程。可使知識(shí)由抽象變成形象達(dá)到常規(guī)條件下無(wú)法實(shí)現(xiàn)的效果。在濃硫酸稀釋實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤操作講解中,老師不可能實(shí)際操作演示,因?yàn)殄e(cuò)誤操作產(chǎn)生的嚴(yán)重后果。但是可以用動(dòng)畫的形式模擬“濃硫酸飛濺到學(xué)生的臉上導(dǎo)致皮膚顏色的變化……”,學(xué)生受傷的慘叫聲。然后老師再以規(guī)范化的操作正確演示一次,讓學(xué)生明白一個(gè)道理: 只有嚴(yán)格按照化學(xué)規(guī)范操作規(guī)程進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn),才會(huì)使化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全的進(jìn)行。
1.3仿真實(shí)驗(yàn)打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的限制
由于部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)本身具有一定的危險(xiǎn)性,這對(duì)于學(xué)生的身心健康,具有一定的威脅。不過(guò),如果使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),其中有一種三維動(dòng)畫仿真技術(shù),通過(guò)這種技術(shù),就可以將教學(xué)實(shí)驗(yàn)通過(guò)動(dòng)畫的形式表現(xiàn)出來(lái)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,不僅降低了進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性,比如,在仿真技術(shù)中,可以使得學(xué)習(xí)者在進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),將蒸餾、回流、分餾等,各種常用單元操作的原理、安裝方法等,進(jìn)行真實(shí)詳細(xì)的描述。通過(guò)三維仿真技術(shù),使得學(xué)習(xí)者充分了解各種操作的特點(diǎn),從而幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)操作,對(duì)于促進(jìn)學(xué)生化學(xué)實(shí)踐技能水平的提高,有著很大的幫助。同時(shí)通過(guò)仿真技術(shù),有利于降低在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的局限性,在虛擬的實(shí)驗(yàn)情景中,學(xué)生的任何想法都可以快速的呈現(xiàn)。提高了實(shí)驗(yàn)效率,提高了教學(xué)質(zhì)量。有利于促進(jìn)化學(xué)教學(xué)的發(fā)展。
2.仿真實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中運(yùn)用的意義。
2.1仿真實(shí)驗(yàn)有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感,促進(jìn)教學(xué)效果的提升。
仿真化學(xué)可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)主體直觀的感知特殊的客體,它可以將超宏觀的客體縮小,也可以將超微觀的客體放大,能全面直觀的展示特殊客體,以便認(rèn)識(shí)主體能揭示其本質(zhì)和規(guī)律。通過(guò)仿真技術(shù),有利于幫助學(xué)生們能夠更加全面的了解這個(gè)世界。化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生興趣的培養(yǎng),認(rèn)為學(xué)習(xí)興趣、好奇心及發(fā)現(xiàn)的誘惑力等可轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力,形成學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)機(jī),學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中手腦并用,其解決問(wèn)題的能力必然會(huì)提高,同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力和認(rèn)真細(xì)致的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)。
2.2化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)中學(xué)生的觀察能力改變教學(xué)方式
仿真實(shí)驗(yàn)有利于促進(jìn)教學(xué)效果的提升和改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。通過(guò)開展仿真化學(xué)軟件可以促使教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋又庇^的展現(xiàn)在學(xué)生面前,同時(shí)也有利于課堂氣氛的活躍,提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)知識(shí)的積極性,進(jìn)而幫助他們提升了觀察能力和效果,從而提高了化學(xué)成績(jī)。在仿真實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以自主的去理解實(shí)驗(yàn),操作實(shí)驗(yàn),主動(dòng)探究實(shí)驗(yàn)。這樣就改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,變被動(dòng)為主動(dòng)。
3.開全實(shí)驗(yàn)的作用
《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出:化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的主要途徑。學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程中,能夠體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的規(guī)律,掌握科學(xué)探究的方法,塑造和完善科學(xué)精神和科學(xué)品質(zhì),同時(shí)也能體會(huì)到科學(xué)探究的樂趣。所以更應(yīng)把無(wú)法開展的實(shí)驗(yàn),如對(duì)于一些因反應(yīng)物或生成物有毒而無(wú)法開展的實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)中錯(cuò)誤的操作會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)物或生成物為易燃易爆實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重污染物的實(shí)驗(yàn),采用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較安全,可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的教學(xué)目標(biāo),實(shí)驗(yàn)的效果優(yōu)于真實(shí)實(shí)驗(yàn)。隨著我國(guó)科技水平的不斷進(jìn)步,促使越來(lái)越多的仿真技術(shù)運(yùn)用到了學(xué)校的教學(xué)之中。而將先進(jìn)的仿真技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)的化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,不僅有利于促進(jìn)教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成功概率大大提升,同時(shí)也幫助了廣大的中學(xué)生們提高對(duì)于化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的熱情,從而幫助他們提高了化學(xué)成績(jī),推動(dòng)我國(guó)化學(xué)教學(xué)的發(fā)展。
(作者單位:1新疆省塔城地區(qū)教育局2托里縣第一中學(xué))